Введение

Термопластичные олефины, термопластичные полиолефины (TPO) или олефиновые термопластичные эластомеры – это смеси полимера и наполнителя, как правило, состоящие из определенной доли термопласта, эластомера или каучука и, обычно, наполнителя. TPO часто используется в изделиях для наружного применения, например, в кровельных материалах, поскольку он не разрушается под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения, что является распространенной проблемой для нейлона. TPO широко применяется в автомобильной промышленности.

Термопластики

Термопласты могут включать полипропилен (PP), полиэтилен (PE), блок-сополимер полипропилена (BCPP) и другие.

Наполнители

Общие наполнители включают, помимо прочего, тальк, стекловолокно, углеродное волокно, волластонит и MOS (металлоксисульфат).

Эластомеры

Общие эластомеры включают этиленпропиленовый каучук (EPR), EPDM (EP диенный каучук), этиленоктилен (EO), этилбензол (EB) и стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS). В настоящее время существует большое разнообразие коммерчески доступных каучуков и BCPP. Они производятся с использованием регио- и стереоселективных катализаторов, известных как металлоцены. Металлоценовый катализатор внедряется в полимер и не может быть извлечен.

Создание

Компоненты для ТПО смешиваются при температуре 210–270 °C под воздействием высоких сдвиговых усилий. Для обеспечения непрерывного потока можно использовать двухшнековый экструдер или непрерывный смеситель, а для периодического производства – смеситель Banbury. Периодический процесс обеспечивает более высокую степень смешивания и диспергирования, однако полученную горячую смесь необходимо немедленно переработать в экструдере для гранулирования и получения транспортабельного промежуточного продукта. Таким образом, периодическое производство фактически добавляет дополнительный этап затрат.

Структура

Геометрия металоценового катализатора определяет последовательность хиральности в цепи, включая атактическую, синдиотактическую и изотропную формы, а также среднюю длину блоков, молекулярную массу и ее распределение. Эти характеристики, в свою очередь, определяют микроструктуру смеси. Подобно металлическим сплавам, свойства продукта ТПО в значительной степени зависят от контроля размера и распределения микроструктуры. ПП и ПЭ образуют ламеллярные кристаллиты, разделенные аморфными областями, которые могут развиваться в различные микроструктуры – от одиночных кристаллов, полученных при кристаллизации из разбавленных растворов, до волокнистых кристаллов и структур типа «шиш-кабоб». Тонкие пленки, полученные из расплавов в спокойных условиях, могут формировать сферитические структуры, соприкасающиеся друг с другом, демонстрирующие цилиндрически симметричный двойной лучепреломление. Компоненты ПП и ПЭ в смеси составляют «кристаллическую фазу», а резиновые и разветвленные цепи ПЭ, а также концевые группы ПЭ/ПП формируют «аморфную фазу». Если ПП и ПЭ являются доминирующими компонентами смеси ТПО, то резиновая фракция будет диспергирована в непрерывной матрице «кристаллического» полипропилена. Если содержание резины превышает 40%, при охлаждении смеси может произойти инверсия фаз, приводящая к образованию аморфной непрерывной фазы и кристаллической дисперсной фазы. Этот тип материала не является жестким и иногда называется TPR (термопластичной резиной). Для повышения жесткости смеси ТПО наполнители используют явление поверхностного натяжения. Выбор наполнителя с большей удельной поверхностью позволяет достичь более высокого модуля изгиба. Удельная плотность смесей ТПО варьируется от 0,92 до 1,1.

Применение

ТПО легко поддается литью под давлением, профильной экструзии и термоформованию. Однако из ТПО невозможно выдувать изделия, а также получать пленку толщиной менее 1/4 мила (примерно 6 микрометров).